光电检测技术第一章.ppt

光电检测技术Photoelectric Detection Technology 课时分配及参考书 课时分配及参考书 成绩评定方法 生活中的光电检测器件 光电检测系统组成 光电检测系统组成 光学变换 时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽 空域变换：光学扫描 光学参量调制：光强、波长、相位、偏振 形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息 光电变换 光电/热电器件（传感器）、变换电路、前置放大 将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息 电路处理 放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。 光电检测系统组成-数码相机 光电检测系统(数码相机) 光电检测系统(数码相机) 光电检测系统功能分类 测量检查型: 几何量:长度、角度、形状、位置、形变、面积、体积、距离。 光电检测系统功能分类 测量检查型: 运动量：速度、加速度、振动 表面形状：光洁度、庇病、伤痕 光电检测系统功能分类 测量检查型: 工作过程：温度、湿度、流量、压力、PH值、浓度等 机械量：重量、压力、应变、压强 光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光谱 光电检测系统功能分类 控制跟踪型 跟踪控制：激光制导，红外制导 数值控制：自动定位，图形加工形成，数值控制 光电检测系统功能分类 图象分析型 图形检测 图像识别 光电检测技术特点 高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。 高速度：光速是最快的。 远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。 非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。 寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 光电检测技术应用 光电检测技术应用 光电检测技术应用 光电检测技术应用 光电检测技术应用 学习本课程的目的 了解光电检测系统的基本组成，光电检测技术的特点。 掌握光电检测器件（光源和光电探测器）的结构、工作原理、性能及用途，了解它们的应用范围。 能够根据特性参数，选择合适的光电检测器件。熟悉常用器件的性能指标。 本课程的主要内容 光电检测应用中的基础知识 光电检测中的常用光源 结型光电器件 光电导器件 真空光电器件 真空成像器件 固体成像器件 红外辐射与红外探测器 光导纤维与光纤传感器 第1章 光电检测应用中的基础知识 一. 光的基本性质 牛顿——微粒说 根据光直线传播现象，对反射和折射做了解释 不能解释较为复杂的光现象：干涉、衍射和偏振 波动理论 惠更斯、杨氏和费涅耳等 解释光的干涉和衍射现象 麦克斯韦电磁场理论：光是一种电磁波 一. 光的基本性质 光量子说 1900年普朗克在研究黑体辐射时，提出辐射的量子论 1905年，爱因斯坦在解释光电发射现象时提出光量子的概念 光子的能量与光的频率成正比 光具有波粒二象性 一. 光的基本性质 二. 辐射度学(Radiometry)基本概念 辐射能Qe ：一种以电磁波的形式发射、传播或接收的能量。单位：焦耳[J] 辐射通量Φe：单位时间内通过一定面积发射、传播或接受的能量，又称辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率。单位：瓦［Ｗ］ 辐射强度Ｉe：点辐射源在给定方向上通过单位立体角内的辐射通量。单位：［W/Sr］ 如图所示，△A是半径为R的球面的一部分，△A的边缘各点对球心O连线所包围的那部分空间叫立体角。 立体角的数值为部分球面面积△A与球半径平方之比，即 二. 辐射度学(Radiometry)基本概念 辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射通量。单位：［W/m2］ 辐射出射度Ｍe ：扩展辐射源单位面积所辐射的通量（也称辐射本领）。单位：［W/m2］ 辐射亮度Ｌe ：辐射表面定向发射的辐射强度。单位：［W/(m2．Sr)］ 二. 辐射度学(Radiometry)基本概念 三. 光度学(Photometry)基本概念 视见函数：从数量来描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度 三. 光度学(Photometry)基本概念 发光强度Iv：发出波长为555nm的单色辐射，在给定方向上的发光强度规定为1cd。单位：坎德拉（Candela）［cd］，它是国际单位制中七个基本单位之一。 光通量Φv：光强度为1cd的均匀点光源在1sr内发出的光通量。单位：流明［lm］。 光照度Ev：单位面积所接受的入射光的量 ，单位：勒克斯［lx］，相当于 1平方米面积上接受到1个流明的光通量。 三. 光度学(Photometry)基本概念 亮度Ｌv ：面光源定向辐射的光强度。单位：［cd/m2］ 光出射度Ｍv ：面光源单位面积辐射的光通量。单位：［lm/m2］ 光量Qv ：一种以光波的形式发射、传播或接受的能量。单位： [lm.s] 三. 光度学(Photometry